Voigt, Reimar (1999) Über eine Theorie der Entstehung von Oberflächenverformungen an Diffusionsproben im Zusammenhang mit dem Kirkendall-Effekt. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Basierend auf einem Modell von internen Volumenänderungen wird eine Theorie entwickelt, welche das Auftreten von Oberflächenkonturänderungen in binären Diffusionssystemen mit unausgeglichenen Diffusionsströmen erklärt. Die Theorie geht davon aus, daß die unausgeglichenen Massenströme interne Volumenänderungen hervorrufen, die den Aufbau eines inneren Spannungsfeldes verursachen. Der Vergleich der erzeugten Verzerrungsenergie mit thermodynamischen Grössen führt zu einer Gleichung, welche die Effekte in Abhängigkeit von den Diffusionsparametern, der Temperatur, der Glühzeit und dem Schubmodul des betrachteten Materials beschreibt. Die die Theorie am stärksten einschränkende Annahme ist die Vernachlässigung der durch die Konzentrationsabhängigkeit der Gitterparameter hervorgerufenen Verzerrungen während des Diffusionsvorganges. Für eine Überprüfung der Theorie wurden mit Hilfe einer numerischen Simulationsmethode Konzentrationsverteilungskurven für binäre Diffusionssysteme verschiedener Gold/Silber-Legierungen berechnet. Die Verwendung dieser Konzentrationsverteilungskurven und von für Gold/Silber-Legierungen bekannten Materialparametern ermöglicht die Berechnung der entsprechenden Oberflächenprofilkurven. Die Wachstumskoeffizienten der theoretisch berechneten Oberflächenprofile sind im Vergleich zu den experimentell ermittelten Werten im Mittel um den Faktor 1.45 zu groß.

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Based on a model of internal volume changes a theory has been developed that explains the occurrence of surface contour changes during interdiffusion in binary diffusion couples with unbalanced diffusion fluxes. Local internal volume changes are assumed to accomodate the diffusion-induced mass-imbalances and to give rise to internal stress fields. A consideration of the created strain energies and thermodynamic reasoning led to an equation describing the dependence of the effects on diffusional parameters, temperature, annealing time and the shear modulus of the material. The main restricting assumption of the theory is the neglection of strains due to composition dependent lattice parameter changes during diffusion. For an examination of the theory concentration-penetration curves for binary Au/Ag alloy diffusion systems have been calculated by means of a numerical simulation method. Utilizing the created concentration-penetration curves and the known material parameters of Au/Ag alloys enables us to calculate the corresponding surface contour changes. The growth coefficients of the theoretically derived surface contours are by a factor of about 1.45 larger than the corresponding experimentally determined ones.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	[Keine Schlagwörter von Autor/in vergeben.]
Controlled Keywords:	Festkörper, Kirkendall-Effekt
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:18
Last Modified:	07 May 2014 07:31
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/422
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-4556
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